煤矿沉陷区水域浮游植物功能群和水体富营养化进程的关系

large-scale underground mining of Huainan and Huaibei Coalmine Areas of Anhui Province, has led to a wide range of land subsidence and submergence, as a result, traditional agricultural cultivation ecosystem has been going transformed into freshwater ecosystem. The structure and function of the subsidence freshwater ecosystem, its response to the ecological environment characteristics of the mine areas and the relevant ecological environment effect are the key issues to the reconstruction and recovery of ecological environment in the water area. This project intends to select three different nutritional status of site in Huainan coalmine subsidence areas as research object, analyzing the general rule of the structure and succession of phytoplankton, determining the response characteristics of the preponderant functional groups to the lake habitat, establishing ecological dynamic model of main preponderant functional groups aiming at phytoplankton so as to reveal the response process and the key regulatory mechanism of the structure change of phytoplankton to water eutrophication process. Combining with ecological dynamic numerical model through two experimental ways such as the isolation and purification of representative species of preponderant functional groups and the simulative cultivation in situ environmental conditions, and revealing the dynamic process of phytoplankton multifunctional groups of coalmine subsidence areas are the core innovation of this research.

两淮煤田大规模井下开采导致了广泛的土地沉陷和积水，区内原有的农田生态系统向水生态系统转变。沉陷水域生态系统的结构与功能表征、其对矿区生态环境特征的响应及相关生态环境效应是区域水生态环境重建与恢复面临的关键问题。本项目拟选取淮南采煤沉陷区内3个不同营养状态的区域为研究对象，分析浮游植物群落结构组成和演替的一般规律，确定优势功能群对湖泊生境的响应特征；建立针对浮游植物主要优势功能群的生态动力学模型，揭示浮游植物群落结构变化对水体富营养化进程的响应过程和关键调控机制。通过优势功能群代表性物种分离纯化培养和原位环境条件模拟培养等两种实验方式，结合生态动力学数值模型，揭示矿区沉陷积水区域浮游植物多功能群动力学过程是本研究的核心创新点。

淮南煤矿采形成了大面积的沉陷水域，这些水域具有防洪排涝、工农业用水和渔业养殖等重要生态功能，在区域生系统重建或修复中作用十分重要。浮游植物作为水生态系统的初级生产者，对生态系统结构和功能起着基础性的调控作用，同时其群落机构组成和演替对区域生态环境特征具有重要的指示作用。本项目主要研究淮南采煤沉陷区水域浮游植物功能群和水体富营养化的关系。研究选取淮南采煤沉陷区3个代表性水域，并以区内地理气候背景相同的2个自然湖泊为对照，在两年内调查5个水体的生态环境信息，分析了浮游植物功能群与生态环境因子的关系；选择优势功能群代表性物种伪鱼腥藻、链型小环藻和隐藻，进行营养、光照和温度的生长动力学研究并建立了生态动力学模型，阐明了沉陷区水域浮游植物功能群形成与演替的驱动机制。.主要成果包括两方面：（1）5个研究水域2年内共观察到198个种，归为22个主要功能群，采煤沉陷区水域浮游植物功能群和自然富营养化湖泊不存在本质差别，富营养化水体主要选择适应低光环境的功能群，硅藻功能群C、D、隐藻功能群X2、Y和蓝藻功能群S1常年占据优势地位。功能群的演替主要受季节温度驱动，隐藻功能群X2, Y和裸藻功能群W1通常在春秋季占据优势地位, 而蓝藻功能群（S1为主）则在夏季占绝对优势地位，部分硅藻和金藻功能群（E、P、MP ）则主要出现在冬季透明度高、营养盐浓度低的湖泊水体中。（2）建立了3个主要功能群代表性物种伪鱼腥藻、链型小环藻和隐藻的营养、光照和温度生态动力学模型，获得了关键的动力学参数，结合野外数据阐明了富营养化水域的低光环境为硅藻功能群常年占优势地位的主控因子，夏季高温环境则是蓝藻功能群占主要优势地位的主控因子，而春秋季中温和较高的营养盐浓度则是隐藻功能群占主要优势地位的主控因子。.研究结果对深入理解淮南采煤沉陷区水域生态系统结构与功能具有重要的基础科学意义，可以为区域水环境管理及生态修复提供十分重要的实践指导意义。